JP4982044B2 - 熱転写素子 - Google Patents

Description

本発明は、熱転写素子に関し、より詳細には、低い温度で熱転写が可能であるために、転写特性を向上することが可能となる熱転写素子（Thermal Transfer Element）に関する。

一般的に、有機電界発光表示素子（OLED）は、絶縁基板上に下部電極として形成されるアノード電極、アノード電極上に形成される有機薄膜層、及び有機薄膜層上に上部電極として形成されるカソード電極を含む。前記有機薄膜層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも１つの層を含む。

前記有機薄膜層を形成する方法として、蒸着法及びリソグラフィ法を使用することが可能である。蒸着法は、シャドーマスクを用いて、有機発光物質を真空蒸着することによって有機発光層を形成する方法である。この方法は、マスクの変形のために高精細の微細パターンを形成することが難しく、大面積の表示装置に適用することは難しい。リソグラフィ法は、有機発光物質を蒸着した後に、フォトレジストを用いてパターニングすることによって有機発光層を形成する方法であり、高精細の微細パターンを形成することが可能である。しかし、リソグラフィ法は、フォトレジストパターンを形成するための現像液、または有機発光物質のエッチング液などによって有機発光層の特性が低下するという問題点がある。

上述の問題点を解決するために、有機発光層を直接パターニングするインクジェット法が提案された。インクジェット法は、有機発光材料を溶媒に溶解、または分散させ、それを吐出す液としてインクジェットプリンタ装置のヘッドから吐出させることによって有機発光層を形成する方法である。このインクジェット法は、比較的に簡単で便利であるが、収率が低下するか、又は膜の厚みが不均一になり、大面積の表示装置に適用することは困難であった。

一方、乾式エッチング工程として熱転写法を用いて有機発光層を形成する方法が提案されている。熱転写法は、光源から出る光を熱エネルギーに変換し、変換された熱エネルギーを用いてイメージ形成物質を絶縁基板に転写し、Ｒ、Ｇ、及びＢの有機発光層を形成する方法である。

レーザ熱転写（laser thermal transfer）技術は、レーザを用いてカラーインク物質を転写する技術であり、染料または顔料といったドナー転写物質が塗布されたイメージ転写層を備える熱転写素子を、レーザを用いて照射し、被転写体に転写する。よって、イメージ転写に多くのエネルギーを必要とするレーザ熱転写法では、安定であり、かつ効率的にイメージを転写することができる熱転写素子であるドナーフィルムが非常に重要である。

図１は、有機薄膜層を形成するための従来のレーザ熱転写素子の断面構造を示したものである。

図１を参照すると、従来のレーザ熱転写素子（laser thermal transfer element）は、ベース基板（base substrate）１００、光−熱変換層（LTHC、light-to-heat conversion layer）110、及び転写層（transfer layer）120を含む。

従来の熱転写素子を用いて有機薄膜層を形成する方法を説明すると、有機薄膜層を形成しようとする基板と前記熱転写素子とを密着させた状態でレーザを照射すると、光−熱変換層１１０がレーザ光を熱に変換して熱を放出することによって、転写層１２０が前記基板に転写され有機薄膜層が形成される。

上述したような熱転写素子を用いたレーザ熱転写法は、高解像度、大型ディスプレイ素子及びマイクロエレクトロニックデバイスに適用することが可能であるが、レーザ光が熱に変換されて熱転写素子のイメージ転写層が転写される方式であるために、光から熱に変換されるエネルギーの量を制御しなければならない。

前記熱転写素子を用いて有機薄膜層を形成する時に転写エネルギーに影響を及ぼす要因の中に、ベース基板１００と光−熱変換層１１０との間の接着力がある。光−熱変換層１１０と転写層１２０との間の接着力が大きければ大きいほど、高い転写エネルギーが要求され、そのことによって転写温度が高くなる。転写エネルギーが高い、すなわち転写温度が高くなると、転写層の転写時に光−熱変換層から熱が過多に発生し、転写不良が生じたり、又は転写された有機発光層の特性が変化するといった問題点がある。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するためのものであって、低いエネルギーで熱転写が可能であり、転写特性を改善することが可能である熱転写素子を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、光−熱変換層の剥離を容易にし、有機薄膜層の特性低下を防ぐことが可能な熱転写素子を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、支持基板であるベース基板と、該ベース基板の上部に形成され入射された光を熱エネルギーに変換する光−熱変換層と、該光−熱変換層の上部に形成されイメージを形成する転写層と、前記ベース基板と光−熱変換層との間に形成され、前記ベース基板からの光−熱変換層の剥離を容易するリリーズ層とを含む熱転写素子を提供する。

また、本発明は、支持基板であるベース基板と、該ベース基板の上部に形成され入射される光を熱エネルギーに変換する光−熱変換層と、該光−熱変換層の上部に形成されイメージを形成する転写層と、前記光−熱変換層と転写層との間に形成され前記光−熱変換層を保護する中間層と、前記ベース基板と光−熱変換層との間に形成され、該ベース基板からの光−熱変換層の剥離を容易にするリリーズ層とを含む熱転写素子を提供する。

前記リリーズ層は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５℃以下であり、表面エネルギーが低いシリコン系高分子物質を含む。前記リリーズ層は、コーティング膜及び蒸着膜から選択される１つの膜として、紫外線硬化、常温硬化、低温硬化、及び触媒硬化の中から選択される１つの方法によって硬化可能な物質を含む。前記リリーズ層は、２０μｍ以下の厚みを有し、好ましくは５μｍ以下の厚みを有する。

前記転写層は、少なくとも発光層を備える有機薄膜層を転写するためのイメージ形成物質を含む。前記転写層は、少なくとも発光層を備える多層の有機薄膜層を転写するためのイメージ形成物質を含み、前記多層の有機薄膜層の中から、少なくとも１つ以上の層がパターニングされる。

また、本発明は、支持基板であるベース基板と、該ベース基板の上部に形成され入射された光を熱エネルギーに変換する光−熱変換層と、該光−熱変換層の上部に形成されイメージを形成する転写層と、前記光−熱変換層と転写層との間に形成され、前記ベース基板からの光−熱変換層の剥離を容易にするリリーズ層を含む熱転写素子を用いて形成された、少なくとも発光層を備える有機薄膜層を含む有機電界表示装置を提供する。

本発明の実施形態によると、ベース基板と光−熱変換層との間にリリーズ層を備えてベース基板から光−熱変換層の剥離を容易にすることによって、低い温度で熱転写を実施し、転写特性を改善することが可能となる。また、温度過熱による欠陥及び有機発光層の特性低下を防ぐことができるというメリットがある。

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面を参照して説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る、有機電界発光素子の有機薄膜層を形成するために用いられる熱転写素子の断面構造を示したものである。

図２を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る熱転写素子は、ベース基板２００、光−熱変換層２１０、及び転写層２２０を含む。前記ベース基板２００は、前記熱転写を支持するための支持基板として機能する。前記ベース基板２００は、ポリエステル、ポリアクリル、ポリエポキシ、ポリエチレン、ポリスチレン、及びポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等のような透明な高分子物質からなり、１０ないし５００μｍの厚みを有する。一方、前記ベース基板２００としては、ガラス基板のような基板、またはフィルムを用いることができる。

前記光-熱変換層２１０は、光を吸収して熱エネルギーに変換する層として機能し、適当な光学密度（optical density）を有し、光吸収材を含む。レーザ光を吸収するための光吸収材としては、光を吸収して熱エネルギーを発生する光吸収物質と、紫外線や熱により硬化可能である有機バインダ物質とを含む。光−熱変換層は、アルミニウム、アルミニウムの酸化物及び硫化物、カーボンブラック、黒鉛、赤外線染料、ピグメントなどのドナー赤外線光吸収材を含む。

前記光-熱変換層２１０が金属物質からなる場合には、前記光-熱変換層は、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、またはスパッタリング法を用いて形成する。前記光-熱変換層２１０が有機膜からなる場合には、ロールコーティング（roll coating）、スピンコーティング、ナイフコーティング（knife coating）、グラビア（gravure）、圧出（extrusion）等の方法を用いて形成する。前記熱転写のための光は、赤外線レーザ、可視光レーザ及び紫外線レーザから選択することができる。

前記転写層２２０は、基板上に形成しようとする薄膜に相応するイメージ形成物質から構成される。第１の実施形態による熱転写素子を用いて、有機電界発光表示装置に使用される有機薄膜層を形成する場合、前記転写層２２０は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層から選択される少なくとも１つの薄膜層を含む。また、転写層２２０は、高分子有機薄膜層および低分子有機薄膜層から選択される薄膜層を含む。前記転写層２２０は、コーティング法、または蒸着法を用いて、１００ないし５００００Åの厚みで形成する。

本発明の第１の実施形態による熱転写素子は、ベース基板２００と光−熱変換層２１０との間に光−熱変換層の剥離を容易にするためのリリーズ層（release layer）２４０をさらに含む。

前記リリーズ層２４０は、表面温度が低いシリコン系高分子物質（silicon polymer）を含む。該シリコン系高分子物質は、分子内のシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を有するポリマーであって、耐熱性及び化学的安定性等において優れると共に、ガラス転移温度が２５℃以下である物質である。

通常、高分子物質は、前記ガラス転移温度（Ｔｇ）に到達する前には、分子のミクロブラウン運動が凍結されてガラス状の固体になるが、ガラス転移温度に到達すると柔軟となり、高い屈曲性や弾性を有するため接着強度が高くなる。従って、前記ガラス転移温度が２５℃以下であるシリコン系高分子物質からなるリリーズ層２４０をベース基板２００と光−熱変換層２１０との間に形成すると、前記リリーズ層２４０によって、通常の熱転写工程で要求される熱エネルギーよりも低いエネルギーで、光−熱変換層２１０がベース基板２００から容易に剥離（delaminaion）可能となる。従って、低い温度でのレーザ熱転写によって有機薄膜層を容易にパターニングすることができるため、温度過熱による有機薄膜層のパターニング欠陥を防止できると共に、有機薄膜層の転写特性を改善することが可能となる。

前記リリーズ層２４０は、２０μｍ以下の厚みで形成することが好ましく、特に５μｍ以下で形成することが好ましい。また、前記リリーズ層２４０は、湿式コーティングが可能な物質から形成され、均一性またはプロセスの特性を考慮して１μｍ以上の厚みを有することが好ましい。このとき、前記熱転写素子のベース基板２００上の転写層２２０から所定のパターンが転写される絶縁基板の表面が平坦化された場合、前記リリーズ層２４０の厚みは２０μｍ以下であることが好ましい。一方、前記熱転写素子の転写層２２０から所定のパターンが転写される絶縁基板の表面が平坦化されずに段差のある場合には、パターン不良を防止するために段差のある部分とドナーフィルムとを密着させなければならないため、前記リリーズ層２４０は５μｍ以下の厚みを有するように形成する。

前記リリーズ層２４０は、スピンコーティング法、ロールコーティング法、ディープコーティング法、グラビアコーティング法、蒸着法等の方法によって形成され、紫外線硬化、常温硬化、低温硬化、及び触媒硬化などの方法によって硬化される。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る、有機電界発光表示装置の有機薄膜層を形成するために使用される熱転写素子の断面構造を示したものである。

図３を参照すると、本発明の第２の実施形態による熱転写素子は、ベース基板３００、光−熱変換層３１０及び転写層３２０を含む。前記ベース基板３００、光−熱変換層３１０及び転写層３２０は、第１の実施形態と同一に形成される。

また、第２の実施形態による熱転写素子は、前記ベース基板３００と光−熱変換層３１０との間に形成されたリリーズ層３４０と、前記光−熱変換層３１０と転写層３２０との間に形成された中間層（interlayer）をさらに含む。

前記中間層３３０は、前記光−熱変換層３１０を保護するためのものであり、高い熱抵抗を有することが好ましく、有機膜、無機膜、及び有機膜と無機膜との積層膜を使用する。前記リリーズ層３４０は、第１の実施形態と同様に、２５℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、表面エネルギーが低いシリコン系高分子物質を含む。前記リリーズ層３４０は、２０μｍ以下の厚みで形成することが好ましく、特に５μｍ以下の厚みで形成することが好ましい。

図４は、本発明の第３の実施形態に係る、有機電界発光素子の有機薄膜層を形成するために用いられる熱転写素子の断面図を示したものである。

図４を参照すると、本発明の第３の実施形態による熱転写素子は、ベース基板４００、光−熱変換層４１０及び転写層４２０を含む。また、前記熱転写素子は、前記ベース基板４００と光−熱変換層４１０との間に、前記ベース基板４００からの光−熱変換層４１０の剥離を容易にするためのリリーズ層４４０をさらに含む。

前記ベース基板４００、光−熱変換層４１０及びリリーズ４４０は、第１の実施形態と同一に形成される。前記転写層４２０は、第１の実施形態とは異なってパターニングされている。前記転写層４２０は、第３の実施形態による熱転写素子を用いて有機電界発光表示装置を製造する場合、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層の中の少なくとも１つの層を含む。また、前記有機薄膜層は、高分子有機薄膜層および低分子有機薄膜層から選択される薄膜層を含む。このとき、前記転写層４２０を構成する有機薄膜層が多層で構成される場合、前記転写層４２０は、多層の有機薄膜層における少なくとも１つ以上の薄膜層がパターニングされる。

図５は、本発明の第４の実施形態に係る、有機電界発光素子の有機薄膜層を形成するのに使用される熱転写素子の断面図を示したものである。

図５を参照すると、本発明の第４の実施形態による熱転写素子は、ベース基板５００、光−熱変換層５１０、中間層５３０及び転写層５２０を含む。また、第４の実施形態による熱転写素子は、前記ベース基板５００と光−熱変換層５１０との間に前記ベース基板５００からの光−熱変換層５１０の剥離を容易にするためのリリーズ層５４０をさらに備える。

前記ベース基板５００、光−熱変換層５１０、中間層５３０及びリリーズ層５４０は、第２の実施形態と同一に形成される。前記転写層５２０は、第２の実施形態とは異なってパターニングされている。前記転写層５２０は、第４の実施形態による熱転写素子を用いて有機電界発光表示装置を製造する場合、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層の中の少なくとも１つの層を含む。また、前記有機薄膜層は、高分子有機薄膜層および低分子有機薄膜層から選択される薄膜層を含む。このとき、前記転写層５２０を構成する有機薄膜層が多層で構成される場合、前記転写層５２０は、多層の有機薄膜層における少なくとも１つ以上の薄膜層がパターニングされるか、又はパターニングされない場合もある。

本発明の実施形態では、ベース基板上に光−熱変換層及び転写層が積層された熱転写素子、またはベース基板上に光−熱変換層、中間層、及び転写層が積層された熱転写素子においてリリーズ層を適用することを記載した。しかし、本発明は、それらの形態に限定されるものではなく、多様な構造を有する熱転写素子に適用して、ベース基板からの光−熱変換層の剥離が容易な構造とすることが可能である。

以上、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であれば、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しなし範囲で、本発明を多様に修正及び変更させることができる。

従来における有機薄膜層のためのレーザ熱転写素子を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る、有機薄膜層のためのレーザ熱転写素子を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る、有機薄膜層のためのレーザ熱転写素子を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る、有機薄膜層のためのレーザ熱転写素子を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る、有機薄膜層のためのレーザ熱転写素子を示す断面図である。

符号の説明

２００、３００、４００、５００：ベース基板
２１０、３１０、４１０、５１０：光−熱変換層
２２０、３２０、４２０、５２０：転写層
２４０、３４０、４４０、５４０：リリーズ層
３３０、５３０：中間層

Claims (15)

1. 支持基板であるベース基板と、
   前記ベース基板の上部に形成され、入射される光を熱エネルギーに変換する光−熱変換層と、
   前記光−熱変換層上に形成され、イメージを形成する転写層と、
   前記ベース基板と光−熱変換層との間に形成され、前記ベース基板からの光−熱変換層の剥離を容易にする、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５℃以下であるシリコン系高分子物質を含むリリーズ層と、
   を含むことを特徴とする熱転写素子。
2. 前記リリーズ層は、コーティング膜及び蒸着膜から選択される１つの膜であることを特徴とする請求項１に記載の熱転写素子。
3. 前記リリーズ層は、紫外線硬化、常温硬化、低温硬化、及び触媒硬化の中から選択される１つの方法によって硬化可能な物質から形成されることを特徴とする請求項２に記載の熱転写素子。
4. 前記リリーズ層は、２０μｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の熱転写素子。
5. 前記リリーズ層は、１μｍ以上５μｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項４に記載の熱転写素子。
6. 前記転写層は、少なくとも発光層を備える有機薄膜層を転写するためのイメージ形成物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱転写素子。
7. 前記転写層は、少なくとも発光層を備える多層の有機薄膜層を転写するためのイメージ形成物質を含み、前記多層の有機薄膜層の少なくとも１つ以上の層がパターニングされるか又は全てがパターニングされないことを特徴とする請求項１に記載の熱転写素子。
8. 支持基板であるベース基板と、
   前記ベース基板の上部に形成され、入射される光を熱エネルギーに変換する光−熱変換層と、
   前記光−熱変換層上に形成され、イメージを形成する転写層と、
   前記光−熱変換層と転写層との間に形成され、前記光−熱変換層を保護する中間層と、
   前記ベース基板と光−熱変換層との間に形成され、前記ベース基板からの光−熱変換層の剥離を容易にする、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２５℃以下であるシリコン系高分子物質を含むリリーズ層と、
   を含むことを特徴とする熱転写素子。
9. 前記リリーズ層は、コーティング膜及び蒸着膜から選択される１つの膜であることを特徴とする請求項８に記載の熱転写素子。
10. 前記リリーズ層は、紫外線硬化、常温硬化、低温硬化、及び触媒硬化の中から選択される１つの方法により硬化可能な物質から形成されることを特徴とする請求項９に記載の熱転写素子。
11. 前記リリーズ層は、２０μｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項８に記載の熱転写素子。
12. 前記リリーズ層は、５μｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１１に記載の熱転写素子。
13. 前記転写層は、少なくとも発光層を備える有機薄膜層を転写するためのイメージ形成物質を含むことを特徴とする請求項８に記載の熱転写素子。
14. 前記転写層は、少なくとも発光層を備える多層の有機薄膜層を転写するためのイメージ形成物質を含み、前記多層の有機薄膜層の少なくとも１つ以上の層がパターニングされることを特徴とする請求項８に記載の熱転写素子。
15. 請求項１または８に記載の熱転写素子を用いて形成される少なくとも発光層を備える有機薄膜層を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置。

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